本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)成型與工藝技術(shù)，涉及一種鋁釬焊的加熱技術(shù)。

背景技術(shù)：

鋁合金不但具有高的比強(qiáng)度、比模量、斷裂韌度、疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕穩(wěn)定性，同時(shí)還具有良好的成形工藝性和良好的焊接性，因此成為在航天工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料。由于它特有的物理、化學(xué)性能，其焊接過(guò)程中會(huì)遇到一系列困難，如氧化、焊縫熱裂紋和氣孔等。對(duì)于鋁合金的焊接，傳統(tǒng)的方法主要以熔化焊接為主，但設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，且對(duì)焊工的技術(shù)要求比較嚴(yán)格。釬焊作為鋁合金連接的重要方法，具有釬焊件變形小、尺寸精度高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了很廣泛的應(yīng)用。

對(duì)于鋁型材門窗的焊接，釬焊是一種合宜的選擇。由于產(chǎn)品的尺寸較大，爐中釬焊、真空釬焊等使用釬焊爐具的釬焊方法都難以使用，而設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便的火焰釬焊作為一種重要的焊接方法，利用釬料熔點(diǎn)比母材低的特點(diǎn)，將母材加熱到高于釬料熔點(diǎn)20～50℃，這時(shí)母材不熔化，借助釬劑去除氧化膜，而熔化的釬料在兩母材所需要焊接的縫隙中濕潤(rùn)、漫流，然后與兩母材相互溶解、擴(kuò)散，冷卻凝固后將兩母材焊為一體。因其焊接過(guò)程中母材不熔化，避免了熔焊過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大、溶蝕等現(xiàn)象，成為鋁合金門窗焊接的理想選擇。

但是，由于鋁及鋁合金的表面有一層致密的Al₂O₃氧化膜，這種氧化膜穩(wěn)定性很高，熔點(diǎn)高達(dá)2300℃左右，嚴(yán)重妨礙焊接過(guò)程的進(jìn)行。而鋁及其合金的熔點(diǎn)卻很低，只有660℃左右，它與表面的Al₂O₃氧化膜相比，一個(gè)熔點(diǎn)非常高，一個(gè)又非常低，并且熔點(diǎn)高的將熔點(diǎn)低的包在里面，便造成了焊接的困難性。除此之外，鋁及其合金在焊接加熱過(guò)程中，顏色變化不明顯，使得焊接操作更加困難。

由于鋁合金型材一般都具有較為復(fù)雜的截面形式，高低不平，導(dǎo)致給料加熱困難，致使不能實(shí)施自動(dòng)焊接，目前基本都采用的是手工釬焊工藝。如何降低鋁合金釬焊的操作難度，除了焊接材料的不斷改進(jìn)之外，對(duì)于加熱方法和設(shè)備的改進(jìn)，使操作人員易于上手，這是目前該技術(shù)推廣的關(guān)鍵所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種復(fù)雜截面鋁型材火焰釬焊的加熱裝置，能夠有效降低鋁合金手工釬焊的操作難度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種復(fù)雜截面鋁型材火焰釬焊的加熱裝置，包括夾持器、火焰釬焊焊嘴和固定支架；所述的固定支架安裝在行走小車上，能夠沿工件的焊縫往復(fù)運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)火焰釬焊焊嘴分別通過(guò)夾持器連接固定支架，對(duì)稱分布在焊縫兩側(cè)，所述的火焰釬焊焊嘴與加持器的夾角任意可調(diào)。

所述的火焰釬焊焊嘴距離工件表面70～80mm；火焰釬焊焊嘴的火焰噴射到工件表面的位置距離焊縫10～20mm；在同時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)火焰釬焊焊嘴且垂直于工件表面的平面上，火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向與工件表面呈45度角，且兩個(gè)火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向均朝向焊縫；在經(jīng)過(guò)火焰釬焊焊嘴且平行于焊縫的平面上，火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向與工件表面呈45～60度角。

本發(fā)明還提供一種復(fù)雜截面鋁型材火焰釬焊的加熱方法，包括以下步驟：

1)對(duì)工件進(jìn)行焊前清洗；

2)采用焊料預(yù)置方式對(duì)工件進(jìn)行焊接，焊接時(shí)，火焰釬焊焊嘴距離工件表面70～80mm；火焰釬焊焊嘴的火焰噴射到工件表面的位置距離焊縫10～20mm；在同時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)火焰釬焊焊嘴且垂直于工件表面的平面上，火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向與工件表面呈45度角，且兩個(gè)火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向均朝向焊縫；在經(jīng)過(guò)火焰釬焊焊嘴且平行于焊縫的平面上，火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向與工件表面呈45～60度角；火焰釬焊焊嘴在工件表面上以100mm/s的速度沿焊縫往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

3)對(duì)工件表面的殘?jiān)M(jìn)行焊后清理。

所述步驟(1)的焊前清洗首先采用丙酮去除工件表面的油污；然后將工件浸入60℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗20s后取出，并用清水沖洗干凈；最后將工件浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s后取出，用清水沖洗干凈，并用壓縮空氣吹干，備焊。

所述步驟(2)的焊接時(shí)間為30～60S，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的距離為50～100mm，焊接至釬劑的狀態(tài)從乳白色膠狀態(tài)變化為灰色液體。

所述步驟(3)的焊后清理首先將工件表面殘?jiān)妹⑶謇砀蓛簦蝗缓髮⒐ぜ湃胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗10～20s，再用清水沖洗干凈；最后將工件放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s，用清水沖洗干凈并用壓縮空氣吹干。

本發(fā)明的有益效果是：在焊接過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置焊槍的俯仰，保證了火焰不會(huì)直吹焊縫將焊料吹走；采用側(cè)向雙槍加熱，有效提高了加熱效率；而采用往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式加熱焊縫區(qū)域，又可以保證鋁合金型材均勻達(dá)到釬焊溫度而不易被燒熔。所以，釬焊產(chǎn)品生產(chǎn)率、質(zhì)量、精度和效率得到了大大提高，可提高生產(chǎn)效率50％以上，操作、控制、使用簡(jiǎn)便。本發(fā)明大大降低了鋁合金手工釬焊的操作難度，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了鋁釬焊火焰釬焊加熱和焊接問題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為加熱裝置及工件的正視圖，(b)為加熱裝置及工件的側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明的方法流程圖；

圖中，1-工件(鋁型材形成的框體)，2-火焰釬焊焊嘴，3-夾持器，4-固定支架，5-焊縫。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。

本發(fā)明屬于鋁釬焊加熱控制技術(shù)，可以運(yùn)用于焊接過(guò)程中的鋁釬焊加熱過(guò)程自動(dòng)調(diào)整領(lǐng)域，其原理為：調(diào)整釬焊加熱裝置，預(yù)先通過(guò)調(diào)整加熱高度、加熱位置和角度，保證輕微碳化焰，焊接火焰加熱在釬焊焊縫的兩側(cè)10－20mm范圍內(nèi)；預(yù)先設(shè)定機(jī)頭的擺動(dòng)頻率，運(yùn)動(dòng)速度大約為100mm/s左右；施焊時(shí)，機(jī)頭往復(fù)擺動(dòng)，焊接過(guò)程采用焊料預(yù)置方式，設(shè)定加熱時(shí)間，通過(guò)觀察釬劑的狀態(tài)變化從乳白色膠狀態(tài)，變化為灰色液體，最終完成鋁合金型材的釬焊。

本發(fā)明提供的鋁合金釬焊加熱機(jī)構(gòu)由夾持器、火焰釬焊焊嘴、固定支架組成。具體組成見圖1。其中，火焰釬焊焊嘴組件與夾持器連接，焊嘴組件角度0-180度可調(diào)；夾持器安裝在固定支架上；固定支架在行走小車上固定，可以實(shí)現(xiàn)沿焊縫往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

所述的火焰釬焊焊嘴距離工件表面70～80mm；火焰釬焊焊嘴的火焰噴射到工件表面的位置距離焊縫10～20mm；在同時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)火焰釬焊焊嘴且垂直于工件表面的平面上，火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向與工件表面呈45度角，且兩個(gè)火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向均朝向焊縫；在經(jīng)過(guò)火焰釬焊焊嘴且平行于焊縫的平面上，火焰釬焊焊嘴的火焰噴射方向與工件表面呈45～60度角。

鋁合金釬焊加熱機(jī)構(gòu)具體的工作步驟為：

1)調(diào)整加熱設(shè)備的初始狀態(tài)和角度，保證采用輕微碳化焰，焊接火焰加熱在釬焊焊縫的兩側(cè)10－20mm范圍內(nèi)；

2)設(shè)定機(jī)頭的運(yùn)動(dòng)速度為100mm/s；

3)焊接過(guò)程中采用焊料預(yù)置方式，機(jī)頭短距離往復(fù)擺動(dòng)，通過(guò)觀察釬劑釬料的狀態(tài)變化完成鋁合金型材的釬焊。

例1

焊接鋁合金門框型材。

首先進(jìn)行焊前清洗，采用丙酮去除工件表面的油污；將工件浸入60℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗20s后取出，并用清水沖洗干凈；將工件浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s后取出，用清水沖洗干凈，并用壓縮空氣吹干，備焊。

焊接時(shí)，通過(guò)調(diào)整加熱高度、加熱位置和角度，保證焊接火焰加熱在釬焊焊縫的兩側(cè)10－20mm范圍內(nèi)；設(shè)定機(jī)頭的擺動(dòng)頻率，大約2秒實(shí)現(xiàn)一次往復(fù)，擺動(dòng)距離100mm左右；機(jī)頭往復(fù)擺動(dòng)，設(shè)定加熱時(shí)間50－60秒，焊接過(guò)程采用焊料預(yù)置方式，用火焰均勻加熱，通過(guò)觀察釬劑釬料的狀態(tài)變化完成鋁合金型材的釬焊。最終釬料借工件上熱量熔化，并迅速濕潤(rùn)，漫流填縫。焊后將工件自然冷卻至100℃以下再放入清水中清洗，以防工件激冷變形。

焊后處理為：將工件表面殘?jiān)妹⑶謇砀蓛簦粚⒐ぜ湃胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗10～20s，然后再用清水沖洗干凈；將工件放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s，然后用清水沖洗干凈再用壓縮空氣吹干。

例2

焊接鋁合金窗框型材。

首先進(jìn)行焊前清洗，采用丙酮去除工件表面的油污；將工件浸入60℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗20s后取出，并用清水沖洗干凈；將工件浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s后取出，用清水沖洗干凈，并用壓縮空氣吹干，備焊。

焊接時(shí)，通過(guò)調(diào)整加熱高度、加熱位置和角度，保證焊接火焰加熱在釬焊焊縫的兩側(cè)10－20mm范圍內(nèi)；設(shè)定機(jī)頭的擺動(dòng)頻率，大約2秒實(shí)現(xiàn)一次往復(fù)，擺動(dòng)距離80mm左右；機(jī)頭往復(fù)擺動(dòng)，設(shè)定加熱時(shí)間40－50秒，焊接過(guò)程采用焊料預(yù)置方式，用火焰均勻加熱，通過(guò)觀察釬劑釬料的狀態(tài)變化完成鋁合金型材的釬焊。最終釬料借工件上熱量熔化，并迅速濕潤(rùn)，漫流填縫。焊后將工件自然冷卻至100℃以下再放入清水中清洗，以防工件激冷變形。

焊后處理為：將工件表面殘?jiān)妹⑶謇砀蓛?；將工件放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗10～20s，然后再用清水沖洗干凈；將工件放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s，然后用清水沖洗干凈再用壓縮空氣吹干。

例3

焊接鋁合金孔口型材。

首先進(jìn)行焊前清洗，采用丙酮去除工件表面的油污；將工件浸入60℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗20s后取出，并用清水沖洗干凈；將工件浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s后取出，用清水沖洗干凈，并用壓縮空氣吹干，備焊。

焊接時(shí)，通過(guò)調(diào)整加熱高度、加熱位置和角度，保證焊接火焰加熱在釬焊焊縫的兩側(cè)10－20mm范圍內(nèi)；設(shè)定機(jī)頭的擺動(dòng)頻率，大約2秒實(shí)現(xiàn)一次往復(fù)，擺動(dòng)距離50mm左右；機(jī)頭往復(fù)擺動(dòng)，設(shè)定加熱時(shí)間35－45秒，焊接過(guò)程采用焊料預(yù)置方式，用火焰均勻加熱，通過(guò)觀察釬劑釬料的狀態(tài)變化完成鋁合金型材的釬焊。最終釬料借工件上熱量熔化，并迅速濕潤(rùn)，漫流填縫。焊后將工件自然冷卻至100℃以下再放入清水中清洗，以防工件激冷變形。

焊后處理為：將工件表面殘?jiān)妹⑶謇砀蓛簦粚⒐ぜ湃胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液中堿洗10～20s，然后再用清水沖洗干凈；將工件放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的HNO₃溶液中亮蝕30s，然后用清水沖洗干凈再用壓縮空氣吹干。